(57)【要約】【課題】  半導体装置のアライメントマーク及び半導体基板の反射率を増加させることを目的とする。【解決手段】  第１面と第２面とを有する半導体基板１１と、半導体基板１１の第１面に形成された第１の多層積層構造膜１３であって、第１屈折率の第１層１３ａと、第１層１３ａ上に形成され第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層１３ｂと、第２層１３ｂ上に形成され第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層１３ｃとを有し、各層の膜厚は、第１の多層積層構造膜１３を検出する光の波長をλ、各層の屈折率をｎ、Ｎを０又は自然数とした場合に、（２Ｎ＋１）λ／（４ｎ）で算出した膜厚である第１の多層積層構造膜１３と、を備えることを特徴とする半導体装置。【選択図】      図１
2006245354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含むサファイア基板とを有する前記半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１面に形成された第１の多層積層構造膜であって、第１屈折率の第１層と、前記第１層上に形成され前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層と、前記第２層上に形成され前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層と有する第１の多層構造膜と、
前記半導体基板の前記第２面に形成された第２の多層構造膜であって、第４屈折率の第４層と、前記第４層上に形成され前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層と、前記第５層上に形成され前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層と有する第２の多層構造膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体装置は、前記半導体基板の前記第１面側に形成された回路素子をさらに備え、
前記第１の多層積層構造膜は、所定の形状に加工されており、前記回路素子の形成の際に使用されるアライメントマークであることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１層と前記第４層とは同一の屈折率の材料で形成され、前記第２層と前記第５層とは同一の屈折率の材料で形成され、前記第３層と前記第６層とは同一の屈折率の材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１層と前記第４層とは多結晶シリコンで形成され、前記第２層と前記第５層とはシリコン酸化膜で形成され、前記第３層と前記第６層とは多結晶シリコンで形成されることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１層と前記第４層とは同一の膜厚で形成され、前記第２層と前記第５層とは同一の膜厚で形成され、前記第３層と前記第６層とは同一の膜厚で形成されることを特徴とする、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の多層積層構造膜の各層の膜厚、及び、前記第２の多層積層構造膜の各層の膜厚は、前記第１及び第２の多層積層構造膜検出する光の波長をλ、各層の屈折率をｎ、Ｎを０又は自然数とした場合に、（２Ｎ＋１）λ／（４ｎ）で算出した膜厚であることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の多層積層構造膜及び前記第２の多層積層構造膜の各層の膜厚は、（２Ｎ＋１）λ／（４ｎ）においてＮ＝０とした場合の膜厚であることを特徴とする、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１層と前記第４層とは膜厚４２ｎｍの多結晶シリコンで形成されており、前記第２層と前記第５層とは膜厚１１０ｎｍのシリコン酸化膜で形成されており、前記第３層と前記第６層とは膜厚４２ｎｍの多結晶シリコンで形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含む支持基板と、前記支持基板と前記半導体層との間に形成された絶縁層とを有する前記半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１面に形成された第１の多層積層構造膜であって、第１屈折率の第１層と、前記第１層上に形成され前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層と、前記第２層上に形成され前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層と有する第１の多層構造膜と、
前記半導体基板の前記第２面に形成された第２の多層構造膜であって、第４屈折率の第４層と、前記第４層上に形成され前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層と、前記第５層上に形成され前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層と有する第２の多層構造膜と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含むサファイア基板とを有する前記半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１面に形成された第１の多層積層構造膜であって、第１屈折率の第１層と、前記第１層上に形成され前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層と、前記第２層上に形成され前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層と有する第１の多層構造膜と、
前記半導体基板の前記第２面に形成された第２の多層構造膜であって、第４屈折率の第４層と、前記第４層上に形成され前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層と、前記第５層上に形成され前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層と有する第２の多層構造膜と、
を備えることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項１１】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含む支持基板と、前記支持基板と前記半導体層との間に形成された絶縁層とを有する前記半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１面に形成された第１の多層積層構造膜であって、第１屈折率の第１層と、前記第１層上に形成され前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層と、前記第２層上に形成され前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層と有する第１の多層構造膜と、
前記半導体基板の前記第２面に形成された第２の多層構造膜であって、第４屈折率の第４層と、前記第４層上に形成され前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層と、前記第５層上に形成され前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層と有する第２の多層構造膜と、
を備えることを特徴とする半導体ウエハ。
【請求項１２】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含むサファイア基板とを有する前記半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板の第１面に第１の多層積層構造膜を形成する段階であって、第１の屈折率の第１層、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層、前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層を前記第１面に順次形成する段階と、
前記半導体基板の第２面に第２の多層積層構造膜を形成する段階であって、第４の屈折率の第４層、前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層、前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層を前記第２面に順次形成する段階と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１層、前記第２層及び前記第３層をそれぞれ前記第４層、前記第５層及び前記第６層と同一の屈折率の材料で形成し、前記第１の多層積層構造膜と前記第２の多層構造積層膜とを同時に形成することを特徴とする、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記半導体基板の前記第１面側に回路素子を形成する段階をさらに形成する段階をさらに含み、
前記多層積層構造膜を形成する段階は、前記第１の多層積層構造膜を加工して、前記回路素子の形成の際に使用されるアライメントマークを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、
請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
膜厚数式
前記第１の多層積層構造膜を形成する段階、及び、前記第２の多層積層構造膜を形成する段階では、前記多層積層構造膜の各層の膜厚を、前記第１及び第２の多層積層構造膜を検出する光の波長をλ、各層の屈折率をｎ、Ｎを０又は自然数とした場合に、（２Ｎ＋１）λ／（４ｎ）で算出した膜厚に形成することを特徴とする、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の多層積層構造膜及び前記第２の多層積層構造膜の各層の膜厚は、（２Ｎ＋１）λ／（４ｎ）においてＮ＝０とした場合の膜厚であることを特徴とする、請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含む支持基板と、前記支持基板と前記半導体層との間に形成された絶縁層とを有する前記半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板の第１面に第１の多層積層構造膜を形成する段階であって、第１の屈折率の第１層、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層、前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層を前記第１面に順次形成する段階と、
前記半導体基板の第２面に第２の多層積層構造膜を形成する段階であって、第４の屈折率の第４層、前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層、前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層を前記第２面に順次形成する段階と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含むサファイア基板とを有する前記半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板の第１面に第１の多層積層構造膜を形成する段階であって、第１の屈折率の第１層、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層、前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層を前記第１面に順次形成する段階と、
前記半導体基板の第２面に第２の多層積層構造膜を形成する段階であって、第４の屈折率の第４層、前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層、前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層を前記第２面に順次形成する段階と、
を含む半導体ウエハの製造方法。
【請求項１９】
第１面と第２面とを有する半導体基板であって、前記第１面を含む半導体層と、前記第２面を含む支持基板と、前記支持基板と前記半導体層との間に形成された絶縁層とを有する前記半導体基板を準備する段階と、
前記半導体基板の第１面に第１の多層積層構造膜を形成する段階であって、第１の屈折率の第１層、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層、前記第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層を前記第１面に順次形成する段階と、
前記半導体基板の第２面に第２の多層積層構造膜を形成する段階であって、第４の屈折率の第４層、前記第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層、前記第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層を前記第２面に順次形成する段階と、
を含む半導体ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、特に、製造工程において光学的手段によって半導体ウエハの位置検出又は位置合わせが行われる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、半導体装置の製造方法、特に、製造工程において製造工程において光学的手段によって半導体ウエハの位置検出又は位置合わせが行われる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体集積回路（以下、ＬＳＩ）の製造工程では、ウエハ状態の基板上に回路素子が立体的に形成されて所望の集積回路が製造される。半導体集積回路の製造工程では、所望の材料からなる膜を生成する成膜工程、回路パターンを露光光線に対して反応性を持つ高分子膜（以下、レジストという）に露光・転写するリソグラフィー工程、レジストを阻止膜として材料膜を喰刻加工するエッチング工程、不純物を注入する工程等を必要回数繰り返すことにより、所望の集積回路が製造される。
【０００４】
このような工程で使用される半導体装置には、基板の有無、方位を検出する検出機構が備えられている。例えば、光透過型のウエハ検出機構は、発光部と、発光部からの光を検出する受光部とを備えている。このウエハ検出機構では、発光部から出力される光を受光部が検出し、受光部での光の検出強度によってウエハの有無を判断している。例えば、ウエハが発光部と受光部との間の光路上にない場合には、発光部からの光が直接受光部で検出されるので、受光部での検出値が大きくウエハが無いと判定され、一方、ウエハが発光部と受光部との間の光路上に有る場合には、発光部から受光部に向かう光がウエハによって遮られるので、受光部での検出値が小さくウエハが有ると判定される。このような光透過型のウエハ検出機構によってウエハの有無、方位を正確に検出するためには、ウエハが発光部と受光部との間の光路上に有る場合と無い場合とにおいて、ウエハを透過する光量の差を大きくする必要がある。従って、ウエハが発光部と受光部との間の光路上に位置する場合に、ウエハが光を完全に遮断するか、光を反射、吸収又は散乱して、ウエハを透過する光量が小さいことが望ましい。
【０００５】
また、リソグラフィー工程における露光では、露光光線に対して遮断性を有するガラス基板上にクロム等の材料を用いてパターンを形成した原版をマスクとして用い、縮小投影光学系などで構成された露光装置によって、マスクのパターンをウエハ上のレジスト膜に結像させて、レジストを反応させる。回路素子を立体的に形成するＬＳＩの製造工程では、既に前の工程でウエハ上に加工されている回路素子に対して、マスク上のパターンの位置を高精度に合致させることが必要不可欠である。この位置合わせには、マスクとウエハの双方に形成された重ね合わせマークが利用される。また、リソグラフィー工程では、形成されたレジストパターンと既に前の工程で加工形成されているＬＳＩ素子パターンとの相対的位置ずれ量を計測して、重ね合わせ精度を確認することで工程の出荷の判定をする。このときに利用するマークが重ね合わせ精度測定マーク（以下、合わせ測定マークという）である。以下、合わせマークと重ね合わせマークを総称してアライメントマークと称する。
【０００６】
特許文献１には、スクライブライン領域によって囲まれた複数の露光領域を有するウエハにおいて、スクライブライン領域に多層反射層からなる反射マークを用いたウエハの位置合わせ方法が記載されている。各反射マークは、直径約０．１ｍｍの多層膜反射層からなり、膜厚３．１ｎｍのモリブデン薄膜と、膜厚３．６ｎｍのシリコン薄膜とを交互にそれぞれ２０層ずつ積層して最上層を３．１ｎｍのモリブデン膜によって被覆したものである。この反射マークにより入射角０度、波長１３ｎｍの軟Ｘ線を効率良く反射させることにより、ウエハの高精度の位置決めを可能としている。
【０００７】
特許文献２には、シリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）ウエハの裏面に、光センサが不透明な物体を検出するのに十分な膜厚にポリシリコン層を形成し、ポリシリコン層中にリン等のドーパントを注入して導電性を持たせたＳＯＳウエハが記載されている。このＳＯＳウエハは、シリコンの光学特性及び電気特性を持つポリシリコン層を有するので、シリコンウエハ加工装置の光学的センサ、電気的センサを用いてウエハの有無を検出することができる。
【０００８】
特許文献３には、第２層描画用アラインメントパターンの反射率を向上させた位相シフトマスクが記載されている。この位相シフトマスクは、合成石英基板と、合成石英基板の表面に順次形成されたクロム層、低反射クロム層からなる遮光層とを備えており、第２層描画用アラインメントパターンの近傍の低反射クロム層上のみにクロム層を成膜して、第２層描画用アラインメントパターンの近傍を光反射率化し、第２層描画用アラインメントパターンを高コントラストで観察できるようにしている。
【特許文献１】特開平５−１９８４７１号公報
【特許文献２】特開平７−２８３３８３号公報
【特許文献３】特開２０００−９８５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ウエハ検出機構やアライメントマークの観察に利用される光の波長は、ＬＳＩ製造に障害を与えない波長が選択されるべきである。例えば、リソグラフィー工程で使用されるレジストを感光させない波長が選択されるべきである。露光光線として一般的な高圧水銀灯の波長であるｉ線３６５ｎｍやｇ線４３６ｎｍ、又はそれ以下の波長の光でレジストが感光することから、これらの波長よりも長波長の光が使用される。例えば、５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯域の光が使用される。
【００１０】
半導体集積回路の製造に使用されるＳＯＳ(Silicon on Sapphire)基板は、光の吸収が殆ど無く、例えば５００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長帯域において反射率が６５％以下であるため、透過型センサによるＳＯＳ基板の有無の検出は困難である第１の問題がある。また、ＳＯＳウエハ、ＳＯＩウエハを用いたＬＳＩでは、薄いシリコン層を熱酸化してシリコン酸化膜からなるアライメントマークを形成した場合、アライメントマークの認識が困難であるという第２の問題がある。
【００１１】
第１の問題について説明する。例えば、６００μｍのサファイア基板と、そのサファイア基板にシリコン層を１１０ｎｍで形成したＳＯＳ基板とで５００〜８００ｎｍの波長帯域での分光反射率を計算すると、この波長帯域全域に亘ってサファイア基板の反射率は１０％程度であって、吸収が殆ど無いことから９０％の光透過率を有する。また、ＳＯＳ基板では、反射率６０数％のピークを波長５８０ｎｍに有する分光特性を示している。ＳＯＳ基板も光の吸収が殆ど無く、ウエハ検出機構において概ね４０％以上の光がウエハを透過するので、ウエハ検出の信頼性に欠ける問題がある。この問題は、ＳＯＳ基板が、５００〜８００ｎｍの光を透過するサファイア基板と、５００〜８００ｎｍの光を透過する程薄いシリコン層とから構成されるためであるが、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板においても、ＳＯＩ基板の厚さが薄くなると検出精度が低下する虞がある。
【００１２】
第２の問題について詳細に説明すると、ＳＯＳ基板では、リソグラフィ工程に用いられるアライメントマークを素子分離工程で形成する。素子分離工程では、一般にシリコン層を選択的に酸化するＬＯＣＯＳ(Local oxidation of silicon)法を用いてＬＳＩとして能動的に働く素子領域を分離するが、このＬＯＣＯＳ法により素子領域を分離する際にアライメントマークをシリコン酸化膜で形成する。しかしながら、シリコンとシリコン酸化膜の反射率の差が小さいため、シリコン酸化膜のアライメントマークを高コントラストで観察することができない。また、アライメントマークのエッジにおける暗転の程度は、エッジにおける光の散乱に依存するので、アライメントマークのシリコン酸化膜とバックグランドのシリコン層との段差に依存する。ＳＯＩ基板やＳＯＳ基板のシリコン層は薄いため、熱酸化により形成されるシリコン酸化膜とシリコン層との段差は、バルクシリコンウエハの場合よりも小さい。このため、ＳＯＩ基板やＳＯＩ基板では、マークのエッジにおける暗転の程度も低く、マークのエッジの観察がさらに困難である。
【００１３】
特許文献１に記載には、膜厚３．１ｎｍのモリブデン薄膜と、膜厚３．６ｎｍのシリコン薄膜とを交互に積層した多層膜により反射マークを形成し、波長１３ｎｍの軟Ｘ線に対する反射マークの反射率を向上させている。しかしながら、上記第１及び第２の問題を解決するためには、各膜の屈折率及び膜厚を最適な値に選択して膜厚を多層膜を形成する必要があるが、特許文献１には、各膜の屈折率及び膜厚を選択する方法について言及されていない。また、波長１３ｎｍの軟Ｘ線に対する反射マークの反射率について記載されているが、それ以外の波長帯域の光に対する反射率については記載されていない。
【００１４】
特許文献２に記載のＳＯＳウエハでは、ＳＯＳウエハの裏面に導電性及び不透明性を有するポリシリコン層を設けることにより、裏面での反射率を向上させているものの、ポリシリコン層を用いてシリコン層上にアライメントマークを形成することはできない。
【００１５】
特許文献３に記載の位相シフトマスクでは、第２層描画用アラインメントパターンの近傍に反射率の高いクロム層を成膜して反射率を高めているが、半導体装置の製造に適用する場合、クロム層を蒸着させる工程が追加されることになり、工数及びコストアップの虞がある。
【００１６】
また、特許文献１乃至３は、アライメントマーク、又は、半導体基板の反射率を向上させる構成の何れか一方の製造について記載されているが、両者を効率良く製造する方法については記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る半導体装置は、第１面と第２面とを有する半導体基板と、第１の多層積層構造膜と、第２の多層構造積層膜とを備えている。半導体基板は、上記第１面を含む半導体層と、上記第２面を含むサファイア基板とを有する。第１の多層積層構造膜は、半導体基板の第１面に形成されており、第１屈折率の第１層と、第１層上に形成され第１屈折率よりも低い第２屈折率の第２層と、第２層上に形成され第２屈折率よりも高い第３屈折率の第３層と有する。第２の多層構造膜は、半導体基板の第２面に形成されており、第４屈折率の第４層と、第４層上に形成され第４屈折率よりも低い第５屈折率の第５層と、第５層上に形成され第５屈折率よりも高い第６屈折率の第６層と有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る半導体装置では、低屈折率の層を高屈折率の層で挟んだ多層積層構造膜を半導体基板の第１面側及び第２面側に形成するので、半導体基板の第１面側及び第２面側の反射率を増大できる。また、半導体基板の両面に同一の材料及び膜厚からなる各層を形成するので、多層積層構造膜の製造工程を簡略化できる。これにより、この半導体基板を含むウエハを光学的に検出する場合に、反射率の高い多層構造膜によって検出光を十分遮断することが出来るようになる。また、多層積層構造を所定のパターンに加工してアライメントパターンとして用いた場合、半導体層の膜厚に依存せずに、アライメントパターンを良好に観察可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔構造〕
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る半導体ウエハ１の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の断面図に対応する位置における半導体ウエハ１の平面図である。
【００２０】
半導体ウエハ１は、ＳＯＳ(Silicon on Sapphire)基板１１と、ＳＯＳ基板１１の一方の面に形成された反射マーク１３と、ＳＯＳ基板１１において反射マーク１３が形成された面と対向する面に形成された反射層１２とを備えている。
【００２１】
ＳＯＳ基板１１は、図１（ａ）に示すように、支持基板であるサファイア基板１１ａと、サファイア基板１１ａの一方の面に形成されたシリコン層１１ｂとを備えている。
【００２２】
反射マーク１３は、シリコン層１１ｂを含む複数の層に回路素子を製造する際に、位置決めの基準となる合わせマーク又は合わせ測定マーク（以下、合わせマークと合わせ測定マークとを総称してアライメントマークという）である。反射マーク１３は、シリコン層１１ｂ上に形成された第１層１３ａと、第１層１３ａ上に形成された第２層１３ｂと、第２層１３ｂ上に形成された第３層１３ｃとを備えている。第１層１３ａ〜第３層１３ｃは、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン層１１ｂ上に、順次積層されている。本実施形態では、反射マーク１３は、図１（ｂ）に示すように、ロ字状に形成されている。反射マーク１３の形状は、ロ字状に限らず、外形が円形状等の他の形状であっても良い。
【００２３】
第１層１３ａの屈折率をｎ１、第２層１３ｂの屈折率をｎ２、第３層１３ｃの屈折率をｎ３とすると、各屈折率はｎ１＞ｎ２、ｎ２＜ｎ３の関係を満たす。即ち、屈折率ｎ２の第２層１３ｂを、屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎ１、ｎ３を各々有する第１層１３ａ及び第３層１３ｃで挟んでいる。また、第１層１３ａの膜厚をｄ１、第２層１３ｂの膜厚をｄ２、第３層１３ｃの膜厚をｄ３とすると、各膜厚はｄ１〜ｄ３は数１を満たす膜厚に選択されている。但し、ｄは各層の膜厚であり、Ｎは０又は自然数、ｎは各層の屈折率である。λは、反射マーク１３の検出（観察）に利用される光の波長である。
【００２４】
【数１】
2006245354.tif 000003
【００２５】
本実施形態に係る反射マーク１３は、低屈折率の第２層１３ｂを高屈折率の第１層１３ａ及び第３層１３ｃで挟んだ構成とし、かつ、各層の膜厚を数１を満たすように選択することにより、反射マーク１３の反射率を向上させている。反射マーク１３の反射率を高めることにり、反射マーク１３とそのバックグランドであるシリコン層１１ｂとの反射率の差異が十分大きくなる。従って、光学顕微鏡等により反射マーク１３を明視野で観察する際、反射マーク１３とバックグランドのシリコン層１１ｂとの反射率の差が大きく、高コントラストで反射マーク１３を観察することが可能となる。
【００２６】
また、反射マーク１３は、バックグランドのシリコン層１１ｂとの段差を十分に確保することが可能である。従来のように、ＬＯＣＯＳ法等でシリコン層を熱酸化してシリコン酸化膜によって反射マークを形成する場合には、シリコン層の膜厚が薄くなるとシリコン酸化膜の膜厚も薄くなり、反射マークであるシリコン酸化膜とバックグランドのシリコン層との段差が小さくなり、反射マークのエッジでの暗転の程度が低くなりエッジが不鮮明になる。これに対して、本実施形態の反射マーク１３は、シリコン層１１ｂの膜厚に関係なく、第１層１３ａ〜第３層１３ｃを積層させて形成するので、第１層１３ａ〜第３層１３ｃの膜厚を調整することにより、反射マーク１３とバックグランドのシリコン層１１ｂとの段差を十分に確保することが可能である。従って、光学顕微鏡等により反射マーク１３を明視野で観察を行う際、反射マーク１３とバックグランドのシリコン層１１ｂと段差が十分確保されているため、反射マーク１３のエッジにおいて光が十分に散乱してエッジでの暗転の程度が高くなりエッジを鮮明に観察することが可能になる。
【００２７】
本実施形態に係る反射マーク１３は、低反射率の層を高反射率の層で挟んだ構成とし、かつ各層の膜厚を数１を満たす膜厚に形成して反射率を高めることにより、反射マーク１３のバックグランドのシリコン層１３ｂに対するコントラスト比を高め、また、反射マーク１３とバックグランドのシリコン層１３ｂとの段差を十分確保することにより、反射マーク１３のエッジを鮮明にすることができる。この結果、反射マーク１３の認識が容易になる。
【００２８】
反射層１２は、半導体ウエハ１の反射率を高めて半導体ウエハ１を透過する光の量を減少させることにより、光透過型の検出機構による半導体ウエハ１の検出精度を高めるための反射層である。反射層１２は、ＳＯＳ基板１１の裏面であるサファイア基板１１ａ上に形成された第１層１２ａと、第１層１２ａ上に形成された第２層１２ｂと、第２層１２ｂ上に形成された第３層１２ｃとを備える多層積層構造膜である。反射層１２は、サファイア基板１１ａの全面に形成されている。第１層１２ａ〜第３層１２ｃは、例えばＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によりサファイア基板１１ａ上に、順次積層されている。
【００２９】
第１層１２ａの屈折率をｎ１’、第２層１２ｂの屈折率をｎ２’、第３層１３ｃの屈折率をｎ３’とすると、各屈折率はｎ１’＞ｎ２’、ｎ２＜ｎ３’の関係を満たす。即ち、屈折率ｎ２’の第２層１２ｂを、屈折率ｎ２’よりも高い屈折率ｎ１’、ｎ３’を各々有する第１層１２ａ及び第３層１２ｃで挟んでいる。
【００３０】
また、第１層１２ａの膜厚をｄ１’、第２層１３ｂの膜厚をｄ２’、第３層１３ｃの膜厚をｄ３’とすると、各膜厚はｄ１’〜ｄ３’は、反射マーク１３と同様に、数１を満たす膜厚に選択されている。反射層１２の各層１２ａ〜１２ｃの屈折率ｎ１’〜ｎ３’は、反射マーク１３の各層１３ａ〜１３ｃの反射率ｎ１〜ｎ３とそれぞれ、同一（ｎ１＝ｎ１’、ｎ２＝ｎ２’、ｎ３＝ｎ３’）にしても良い。
【００３１】
また、反射マーク１３の第１層１３ａと反射層１２の第１層１２ａとに同一材料を用い、反射マーク１３の第２層１３ｂと反射層１２の第２層１２ｂとに同一材料を用い、反射マーク１３の第３層１３ｃと反射層１２の第３層１２ｃとに同一材料を用いても良い。この場合、反射マーク１３と反射層１２とを同一の材料を用いて形成することができるので、製造が簡易である。さらに、反射層１２の各層１２ａ〜１２ｃの膜厚ｄ１’〜ｄ３’を反射マーク１３の各層１３ａ〜１３ｃの各層の膜厚ｄ１〜ｄ３とそれぞれ同一とすれば、製造工程がさらに容易になる。
【００３２】
露光装置等の半導体製造装置に搭載される光透過型のウエハ検出機構は、発光部と受光部とを備えており、発光部からの光を受光部が検出してその検出強度によって半導体ウエハ１の有無を判断する。半導体製造装置には、発光部からの光が反射層１２側から半導体ウエハ１に入射するように、発光部と受光部との間の光路上に半導体ウエハ１を配置する。半導体ウエハ１が光路上に有る場合に半導体ウエハ１が所定の位置にあると判断し、半導体ウエハ１が光路上に無い場合に半導体ウエハ１が無いと判断する。ウエハ検出機構は、半導体ウエハ１が発光部と受光部と間の光路上に有る場合と無い場合の受光部での検出強度の差を用いて半導体ウエハ１の有無を検出する。本実施形態では、上述した反射マーク１３と同様に第２層１２ｂを、第２層１２ｂより屈折率の高い第１層１２ａ及び第３層１２ｃで挟み、かつ、各層の膜厚が数１を満たすように選択することにより、反射層１２の反射率を向上させている。従って、半導体ウエハ１がウエハ検出機構の発光部と受光部との間の光路上に配置された際に、反射層１２で光の反射率が大きく半導体ウエハ１を透過する光の量が小さなり、半導体ウエハ１が光路上に配置された場合に受光部での検出強度を小さくすることができる。この結果、半導体ウエハ１が光路上にある場合と光路上に無い場合とにおける検出強度の差を大きくして、半導体ウエハ１の検出精度を高めることができる。
【００３３】
〔多層積層構造膜による反射率〕
以下では、低屈折率の層を高屈折率の層で挟んだ構成とし、各層の膜厚を数１に従って選択することにより、反射マーク１３及び反射層１２の反射率を高めることができる理由を説明する。
【００３４】
まず、屈折率ｎｓの基板上に屈折率ｎの第１層を形成し、屈折率ｎ０の空気中から光を入射させた場合を考える。図１に対応させると、屈折率ｎｓのシリコン層１１ｂ上に第１層１３ａのみを形成し、屈折率ｎ０の空気中から光を入射させる場合である。
【００３５】
電場ベクトルをＥ１、磁場ベクトルをＨ１とすると、エネルギー保存側から第１層面の空気と接する膜面の振幅ベクトル（Ｅ１  Ｈ１）と、基板の第１層面と接する膜面の振幅ベクトル（Ｅ２  Ｈ２）には、数２の関係が成り立つ（例えば、光概論ＩＩ  辻内順平著）。
【００３６】
【数２】
2006245354.tif 000004
【００３７】
数２中のマトリクス［Ｍ］を特性マトリクスと呼び、ｋΔは、振幅ベクトル（Ｅ１  Ｈ１）と（Ｅ２  Ｈ２）との位相差である。本実施形態では、反射マークの観察及び半導体ウエハの検出において半導体ウエハに光を垂直に入射させるため、第１層に光が垂直に入射する場合を考える。第１層に光が垂直に入射する場合には、偏光のｓ成分、ｐ成分によらず、ｐは数３のようになる。ここで、ε０は真空の誘電率、μ０は真空の透磁率である。
【００３８】
【数３】
2006245354.tif 000005
【００３９】
ここで、第１層上に屈折率ｎ２の第２層を形成するならば、同様にして、第２層の空気との膜面の振幅ベクトル（Ｅ３  Ｈ３）は数４のようになる。
【００４０】
【数４】
2006245354.tif 000006
【００４１】
このような層をｘ層（ｘは自然数）積層するならば、第１層の膜面と第ｘの層の膜面における振幅ベクトルは、数５のようになる。数５において多層積層構造膜の特性マトリクスＭは、数６のように整理することができる。第１から第ｘ層まで積層した多層積層構造膜の膜全体の振幅反射係数ｒは数７のようになり、反射率Ｒは数８のようになる。
【００４２】
【数５】
2006245354.tif 000007
【００４３】
ｘは３以上の自然数
【００４４】
【数６】
2006245354.tif 000008
【００４５】
【数７】
2006245354.tif 000009
【００４６】
【数８】
2006245354.tif 000010
【００４７】
屈折率ｎｓの基板上に屈折率ｎの第１層のみが形成されており第１層に光が垂直に入射するならば、反射率Ｒは数９のようになる。次に数９を微分して極値を求めると、ｓｉｎｋΔ＝０、ｃｏｓｋΔ＝０の場合にＲは極値を持ち、それぞれ、ｋΔ＝Ｎπ、ｋΔ＝（２Ｎ＋１）π／２（Ｎ：０又は自然数）と表せる。
【００４８】
【数９】
2006245354.tif 000011
【００４９】
ｋ＝Ｎπの場合は、反射率は数１０のようになり、第１層の特性が全く関与しないので用いない。一方、ｋΔ＝（２Ｎ＋１）π／２の場合には、反射率は数１１のようになり、第１層の特性によって反射率Ｒが変化する。ｋΔ＝（２Ｎ＋１）π／２を満足するには、光の波長をλとすればｋΔ＝（２Ｎ＋１）π／２＝２πｎｄ／λであるから、第１層の膜厚ｄは数１のようになる。
【００５０】
【数１０】
2006245354.tif 000012
【００５１】
【数１１】
2006245354.tif 000013
【００５２】
数１１の意味するところは、空気（ｎ０）や基板（ｎｓ）の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなる層を数１に従った膜厚で形成することで、多層積層構造膜全体の反射率を増加させることができることを示している。
【００５３】
さて、このような層を３層積層させた場合で同様に考える。第１層の屈折率をｎ１、第２層の屈折率をｎ２、第３層の屈折率をｎ３とすると、屈折率Ｒは数１２のようになる。
【００５４】
【数１２】
2006245354.tif 000014
【００５５】
数１２は、第１層と第３層に屈折率の高い材料（高屈折率材料：Ｈ層）を用い、第２層に屈折率の小さい（低屈折率材料：Ｌ層）を用い、高屈折率材料で低屈折率材料を挟む構造（Ｈ−Ｌ−Ｈ）し、各層の膜厚を数１を満たすように選択することにより、数１１が示す単層の場合よりも屈折率を増加できることを示している。さらに、この多層積層構造を繰り返し積層することで、反射率を増加させることができる。
【００５６】
以上より、本実施形態の反射マーク１３のように第２層１３ｂを、第２層１３ｂよりも屈折率の高い屈折率を有する第１層１３ａ及び第３層１３ｃで挟んだ構成とし、かつ、各層の膜厚を数１を満たすように選択することにより、反射マーク１３の反射率を増大できることが分かる。また、本実施形態の反射層１２のように第２層１２ｂを、第２層１２ｂの屈折率よりも高い屈折率を有する第１層１２ａ及び第３層１２ｃで挟んだ構成とし、かつ各層の膜厚を数１を満たすように選択することにより、反射層１２の反射率を増大できることが分かる。また、反射マーク１３及び反射層１２において、より屈折率の低い層をより屈折率の高い層で挟んだ構造を繰り返し積層するほど、反射マーク１３及び反射層１２の屈折率を増大できることが分かる。
【００５７】
〔作用効果〕
本実施形態の反射マーク１３によれば、第２層を、第２層の屈折率よりも高い屈折率を有する第１層及び第２層で挟んだ構成とし、かつ、各層の膜厚を数１を満たす様に選択することにより、反射マーク１３及び反射層１２の反射率を増大することができる。特に、ＳＯＳ基板やＳＯＩ基板のように薄いシリコン層上に反射マーク（アライメントマーク）を形成する必要がある場合に有効である。薄いシリコン層上に熱酸化により反射マークを形成する場合には、シリコン酸化膜とシリコン層との反射率差が小さく、また、酸化されるシリコン層が薄いためシリコン酸化膜とシリコン層との段差を十分に確保できない問題があるが、本実施形態に係る多層積層構造膜による反射マークによれば、反射マークの反射率を向上させて反射マークとシリコン層の反射率の差を増大することができ、多層積層構造膜の膜厚を調整することにより、反射マークとシリコン層との段差を十分に確保することが可能となる。従って、反射マークとシリコン層の反射率の差の増大により、反射マークをバックグランドのシリコン層に対して高コントラストで観察することが可能となり、また、反射マークとシリコン層との段差の増大により反射マークのエッジにおける暗転の程度が大きくなりエッジを鮮明に観察することができる。この結果、合わせマークによる位置合わせの精度を向上させることができる。また、レジストパターンと既に前の工程で加工形成されているＬＳＩ素子パターンとの相対的位置ずれ量を合わせ測定マークにより測定する場合に測定が容易になる。
【００５８】
本実施形態に係る反射層１２によれば、第２層を、第２層の屈折率よりも高い屈折率を有する第１層及び第２層で挟んだ構成とし、かつ、各層の膜厚を数１を満たす様に選択することにより、反射層１２の反射率を増大することができる。従って、半導体ウエハ１がウエハ検出機構の発光部と受光部との間の光路上に配置された際に、半導体ウエハ１を透過する光の量が小さなり、半導体ウエハ１が光路上に配置された場合に受光部での検出強度を小さくすることができる。この結果、半導体ウエハ１が光路上にある場合と光路上に無い場合とにおける検出強度の差を大きくして、半導体ウエハ１の検出精度を高めることができる。
【００５９】
なお、上記では、半導体基板としてＳＯＳ基板、ＳＯＩ基板を用いる場合を説明したが、バルクシリコン基板を用いても良い。本実施形態に係る反射マーク１３をバルクシリコン基板に形成した場合にも、シリコン層上にシリコン酸化膜の反射マークを形成する場合に比べて反射マークとバックグランドの反射率の差を増大できる。また、本実施形態に係る反射層１２をバルクシリコン基板に形成した場合にも、光透過型の検出機構で半導体ウエハを検出する際に、半導体ウエハを透過する光量を低減して、検出精度を向上させることができる。
【００６０】
また、反射マーク１３及び反射層１２は、各層の膜厚を数１に従って選択する条件を満たして、より高屈折率の層でより低屈折率の層を挟む構造を繰り返すこともできる。例えば、反射マーク１３及び反射層１２において、第１層、第２層、第３層の上に第２層と第３層からなる積層構造膜を１つ以上積層することができる。反射マーク１３及び反射層１２の層の数が多くなるほど、反射率を高くすることができる。従って、反射マーク１３の観察、及び、半導体ウエハ１の検出に要求される反射率を満たすように、反射マーク１３及び反射層１２の層数を選択すれば良い。
【００６１】
図６は、反射マーク１３及び反射層１２を５層に形成した場合の半導体ウエハ１である。ここでは、反射マーク１３及び反射層１２は、それぞれ５層で形成されている。反射マーク１３は、第３層１３ｃ上に形成された第４の層１３ｄと、第４の層１３ｄ上に形成された第５の層１３ｅを備えている。第４の層１３ｄは、第２層１３ｂと同一の屈折率及び同一の膜厚を有し、第５の層１３ｅは、第３層１３ｃと同一の屈折率及び同一の膜厚を有している。第４の層１３ｄの屈折率よりも第３層１３ｃ及び第５の層１３ｅの屈折率の方が高く、第４の層１３ｄ及び第５の層１３ｅの膜厚が数１を満たすように選択されれば、第４の層１３ｄ及び第５の層１３ｅは、それぞれ、第２層１３ｂ及び第３層１３ｃと同一の屈折率及び同一の膜厚で無くても良い。
【００６２】
また、反射マーク１３と反射層１２の層の数は互いに異なっても良い。即ち、反射マーク１３は、明視野で観察する際に鮮明に観察できる程度に、反射層１２は、半導体ウエハ１の検出が良好に検出できる程度に、反射マーク１３の層数と反射層１２の層数とを独立に選択することができる。特に、反射マーク１３の観察と半導体ウエハ１の検出とに利用される光の波長帯が異なる場合には、反射マーク１３の層数と反射層１２の層数とを異なるように形成することにより、反射マーク１３の観察と半導体ウエハ１の検出とに最適な反射マーク１３及び反射層１２の反射率を得ることが可能である。
【００６３】
〔反射マーク、反射層の具体例〕
上記で説明した反射マーク１３及び反射層１２の具体的な構成例を説明する。
【００６４】
反射マーク１３において、第１層１３ａ及び第３層１３ｃを屈折率３．８の多結晶シリコン層で形成し、第２層１３ｂを屈折率１．４６のシリコン酸化膜で形成することができる。この場合、ｎ１＝ｎ３＝３．８、ｎ２＝１．４６であり、ｎ１＞ｎ２、ｎ２＜ｎ３の条件（低屈折率の層を高屈折率の層で挟む条件）を満たす。また、多結晶シリコン層１３ａ、シリコン酸化膜１３ｂ、多結晶シリコン層１３ｃの層厚は、数１によってそれぞれ求めることができる。数１において、反射マーク１３の検出又は半導体ウエハ１の検出に利用される光の波長を６４０ｎｍとし、Ｎ＝０とすると第１層１３ａ〜第３層１３ｃはそれぞれ以下のように求めることができる。
ｄ１＝ｄ３＝（２＊０＋１）＊６４０＊１０−９／（４＊３．８）＝４２ｎｍ
ｄ２＝（２＊０＋１）＊６４０＊１０−９／（４＊１．４６）＝１１０ｎｍ
従って、反射マーク１３を、屈折率ｎ１＝３．８、膜厚ｄ１＝４２ｎｍの多結晶シリコン層１３ａと、屈折率ｎ２＝１．４６、膜厚ｄ２＝１１０ｎｍのシリコン酸化膜１３ｂと、屈折率ｎ３＝３．８、膜厚ｄ３＝４２ｎｍの多結晶シリコン層１３ｃとによって形成することができる。
【００６５】
反射層１２の第１層１２ａ〜第３層１２ｃも反射マーク１７と同様に形成することができる。即ち、反射層１２を、屈折率ｎ１’＝３．８、膜厚ｄ１’＝４２ｎｍの多結晶シリコン層１２ａと、屈折率ｎ２’＝１．４６、膜厚ｄ２’＝１１０ｎｍのシリコン酸化膜１２ｂと、屈折率ｎ３’＝３．８、膜厚ｄ３’＝４２ｎｍの多結晶シリコン層１２ｃとによって形成することができる。
【００６６】
数１においてＮが低次である程、光の波長λの近傍において反射率変動の少ない特性となることを考慮して、数１においてＮ＝０として各膜厚を求めている。反射マークの測定及び／又は半導体ウエハ１の検出において、光の波長λ近傍おける反射率の変動が許容できる範囲であれば、Ｎを１以上の値に設定して各膜厚を求めても良い。
【００６７】
〔製造方法〕
以下、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る半導体ウエハの製造方法を説明する。ここでは、〔反射マーク、反射層の具体例〕で述べた多結晶シリコン層、シリコン酸化膜、多結晶シリコン層の３層積層構造膜からなる反射マーク１３及び反射層１２を形成する場合を例に挙げて説明する。
【００６８】
図２及び図３は、本実施形態に係る半導体ウエハ１の製造方法を説明する断面図である。
【００６９】
まず、図２（ａ）に示すように、６００μｍのサファイア基板１１ａを支持基板としてサファイア基板１１ａの表面に膜厚１１０ｎｍのシリコン層１１ｂを形成したＳＯＳウエハ１１を準備する。
【００７０】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法によりＳＯＳウエハ１１の表面であるシリコン層１１ｂの表面に、多結晶シリコン層１３ａ、シリコン酸化膜１３ｂ、多結晶シリコン層１３ｃを順次積層させるとともに、ＳＯＳウエハ１１の裏面であるサファイア基板１１ａの表面に、多結晶シリコン１２ａ、シリコン酸化膜１２ｂ、多結晶シリコン１２ｃを順次積層させる。具体的には、まず、ＣＶＤ法により、シリコン層１１ｂ上に膜厚４２ｎｍの多結晶シリコン層１３ａを形成するとともに、サファイア基板１１ａ上に膜厚４２ｎｍの多結晶シリコン等１２ａを形成する。次に、ＣＶＤ法により、多結晶シリコン層１３ａ上に膜厚１１０ｎｍのシリコン酸化膜１３ｂを形成するとともに、多結晶シリコン層１２ａ上に膜厚１１０ｎｍのシリコン酸化膜１２ｂを形成する。さらに、ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜１３ｂ上に膜厚４２ｎｍの多結晶シリコン１３ｃを形成するとともに、シリコン酸化膜１２ｂ上に膜厚４２ｎｍの多結晶シリコン１２ｃを形成する。この工程により、多結晶シリコン層１２ａ、シリコン酸化膜１２ｂ、多結晶シリコン１２ｃからなる反射層１２が形成される。また、多結晶シリコン層１３ａ、シリコン酸化膜１３ｂ、多結晶シリコン層１３ｃは後の工程で図１（ｂ）に示す形状に加工されて反射マーク１３となる。多結晶シリコン１３ａ及び１３ｃ、並びに、多結晶シリコン１２ａ及び１２ｃのＣＶＤの条件は、例えば、ＳｉＨ４ガスを流量１００〜２５０ｃｍ３／分で導入し、チャンバ内圧力０．１０〜０．４０Ｔｏｒｒ、チャンバ内温度６００〜６３０℃とする。また、シリコン酸化膜１３ｂ及び１２ｃのＣＶＤの条件は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシランガスを流量１００〜３００ｃｍ３／分で導入し、チャンバ内圧力０．２０〜０．６０Ｔｏｒｒ、チャンバ内温度６８０〜７２０℃とする。
【００７１】
ここでは、上述したように、多結晶シリコン層１３ａ、シリコン酸化膜１３ｂ、多結晶シリコン層１３ｃの各膜厚、並びに、多結晶シリコン１２ａ、シリコン酸化膜１２ｂ、多結晶シリコン１２ｃの各膜厚が数１を満たすように、各膜厚を４２ｎｍ、１１０ｎｍ、４２ｎｍで形成する。
【００７２】
次に、図２（ｃ）に示すように、多結晶シリコン層１４上にレジスト膜１５を４００〜１０００ｎｍ程度で形成する。その後、図３（ａ）に示すように、フォトリソグラフィーにより反射マーク１３の形状のレジストパターン１６を形成する。
【００７３】
次に、図３（ｂ）に示すように、レジストパターン１６をマスクとしてエッチング工程により、多結晶シリコン層１３ｃ、シリコン酸化膜１３ｂ、多結晶シリコン層１３ａをエッチングする。多結晶シリコン１３ａ及び１３ｃ、並びに、多結晶シリコン１２ａ及び１２ｃのエッチング条件は、例えば、ＨＢｒ／Ｏ２混合ガスを使用し、チャンバ内圧力５〜１５ｍＴｏｒｒ、プラズマ生成パワー（ＲＦパワー）２５０Ｗ、イオンエネルギー制御パワー（バイアス用ＲＦパワー）３０Ｗとする。また、シリコン酸化膜１３ｂ及び１２ｃのエッチング条件は、ＣＦ４／ＣＨ２Ｆ２／Ｈｅ混合ガスを使用し、チャンバ内圧力５〜１５ｍＴｏｒｒ、プラズマ生成パワー（ＲＦパワー）９００Ｗ、イオンエネルギー制御パワー（バイアス用ＲＦパワー）８０Ｗとする。
【００７４】
次に、レジストパターン１６を除去し、図１に示す半導体ウエハ１が形成される。また、その後の工程で半導体ウエハ１の反射マーク７が形成された側であるシリコン層１１ｂ中及びシリコン層１１ｂの上方に多層構造の回路素子を作成することにより、半導体装置を完成する。
【００７５】
本実施形態に係る製造方法によれば、半導体ウエハ検出の際の透過光量を低減する反射層１２と、半導体ウエハ１の第１層に形成するアライメントマークである反射マーク１３とを同時に製造することができるので、半導体装置の製造工程を簡略化することができる。
【００７６】
〔実験結果〕
図４（ａ）は、上記製造工程で多結晶シリコン層の膜厚を４２ｎｍ、シリコン酸化膜の膜厚を１１０ｎｍで形成した場合の反射マーク１３（Ａ）とバックグランド（Ｂ）のシリコン層１１ｂについて概ね可視光線の波長帯域である５００〜８００ｎｍの分光反射率を計算した結果である。図４（ｂ）は、ＬＯＣＯＳ法によるシリコン酸化膜からなる従来の反射マーク（Ａ）とバックグランド（Ｂ）のシリコン層との分光反射率を計算した結果である。
【００７７】
図５（ａ）は、上記製造工程で多結晶シリコン層の膜厚を４２ｎｍ、シリコン酸化膜の膜厚を１１０ｎｍで形成した場合の反射マーク１３（Ａ）の直上に９００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した状態で、反射マーク１３（Ａ）を実際に明視野で観察した結果である。図５（ｂ）は、ＬＯＣＯＳ法によるシリコン酸化膜からなる従来の反射マーク（Ａ）の直上に９００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した場合に、反射マーク（Ａ）を実際に明視野で観察した結果である。
【００７８】
なお、従来の反射マーク（Ａ）は、上記本実施形態の製造方法で用いたＳＯＳ基板１１と同じ基板上に形成した。
【００７９】
図４（ｂ）に示すように、５００〜８００ｎｍの波長帯域において、ＬＯＣＯＳ法による従来の反射マークＡ（シリコン酸化膜部分）の反射率は、バックグランドＢ（シリコン部分）の反射率と差異が殆ど無い。この結果、図５（ｂ）に示すように、反射マークＡ（シリコン酸化膜部分）を明視野で観察した際のマーク像はバックグランドとのコントラストが低い。また、１１０ｎｍの薄いシリコン層を熱酸化してシリコン酸化膜からなる反射マークＡを形成しているため、反射マークＡのシリコン酸化膜とバックグランドＢのシリコン層との段差が小さく、反射マークＡのエッジが不鮮明である。
【００８０】
これに対して、図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る３層積層構造膜からなる反射マーク１３の反射率は、５００〜８００ｎｍの波長帯域において、バックグランドのシリコン層１１ｂの反射率よりも十分大きく、反射マーク１３の反射率とバックグランドＢの反射率との差が大きい。この結果、図５（ａ）に示すように、反射マーク１３のバックグランドＢに対するコントラストが高い。また、反射マーク１３をシリコン層１１ｂ上に４２ｎｍの多結晶シリコン１３ａ、１１０ｎｍのシリコン酸化膜１３ｂ、４２ｎｍの多結晶シリコン１３ｃで積層しているため、反射マーク１３のエッジに１９４ｎｍの段差があることから、エッジでの暗転の程度が高く、明確なエッジが観察できる。
【００８１】
また、本実施形態に係る反射層１２も、反射マーク１３と同一の構造であるため、反射層１２の反射率も図４（ａ）と同様に５００〜８００ｎｍの波長帯域において７５％以上の反射率を示す。従って、光透過型のウエハ検出機構を用いて反射層１２側から光を入射させる場合、反射層１２において高い反射率で光が反射されて半導体ウエハ１を透過する光を十分減少させることができる。これにより、光透過型の検出機構で半導体ウエハ１を検出する際、半導体ウエハ１がの発光部と受光部との間の光路上に有る場合と無い場合とにおける受光部の検出強度の差が大きくなり、半導体ウエハ１の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハの断面図及び平面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハの製造工程図。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハの製造工程図。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハと従来の半導体ウエハとにおいて、反射マークとバックグランドの分光反射率を計算した結果。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハと従来の半導体ウエハとにおいて、反射マークを明視野で観察したマーク像。
【図６】本発明の一実施形態の変形例に係る半導体ウエハの断面図。
【符号の説明】
【００８３】
１１・・・・ＳＯＳ基板
１１ａ・・・サファイア基板
１１ｂ・・・シリコン層
１２・・・・反射層
１３・・・・反射マーク
１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１３ａ，１３ｃ，１３ｅ・・・多結晶シリコン
１２ｂ，１２ｅ，１３ｂ，１３ｄ・・・シリコン酸化膜
１５  レジスト膜
１６  レジストパターン
【図１】
2006245354.tif 000015
【図２】
2006245354.tif 000016
【図３】
2006245354.tif 000017
【図４】
2006245354.tif 000018
【図５】
2006245354.tif 000019
【図６】
2006245354.tif 000020